离心球墨铸铁管的水力计算重要性

文章来源:http://www.shanxi-pipes.com 发布时间:2019-11-29 浏览次数:5

离心球墨铸铁管供水管线水力计算的原理与方法

1、水力计算原理


      首先,我们需要梳理供水管线的水力学的原理。在雷诺数(Re = rd/μ < 4000)较小的情况下。


      水为层流形态,即处于光滑区,水头损失与水的内部摩擦有关,而与管壁粗糙度无关。水的内部摩擦是由于水在流动时质点之间存在相对运动,则质点间要产生内摩擦力来抵抗其相对运动,这种性质称为水的粘滞性。随着雷诺数增大(4000 <Re<10*),水进入湍流形态,即归为光滑区转变为粗糙区的过渡区,亦称过渡粗糙区,在这个区域,阻力系数λ随着Re和O/D面变化,即λ=f(Re,0/d)。 这是因为雷诺数增大之后,水体紊动加剧,粘滞底层.逐渐减薄,以至不能覆盖壁面绝对粗糙度O,因此壁面粗糙对A发生部分影响。如果雷诺数继续增大,水体紊动更加剧烈,水流归属粗糙区,即阻力平方区,水头损失与管壁粗糙度有着对应关系,而.与雷诺数无关。


      其次,我们来分析供水管线的水流形态。依据《室外给水设计规范》( GB50013),供水输配水管道的水流速度限定为: v=0.6 ~ 3. 0m/s。球墨铸铁管的一般管径范圈为: DN80 ~ DN2600。 水温为10%的运动粘滞系数为: 1.301 x10-* m2/s。经计.算得出管线的雷诺数的范围为: Re=vd/μ=3. 74x10°- 6.0x10°。由此,我们可以看到,在大多数情况下,供水管线的水流区域为过度粗糙区;面在少数情况下,即管径及流速累积的雷诺數增加到一定数值, 水流为粗糙区。


      最后,我们得出结论,在管线输水过程中必须通过能量来克服水头损失,它主要由以下三个因素造成的:


      因素1——水的内部摩擦。 根据水力学,当液体处在运动状态时,液体质点之间产生内部摩擦,带来损失。实际中,对于足够光滑的球管管线来.说,水的粘滞性是水头损失主要的因素。


      因素2——水沿着 管壁的摩擦。水与管壁的摩擦是唯一的与管材类型有关的因素,它在水头损失中占有一定的比例。


      因素3——水流形态的改变(弯头、 接头等)。因素3也扮演小的角色,但针对不同的管线(如。输水管线,配水管线)、不同的地形(转弯、分支),应适当考虑局部水头损失的敢值。


      这里,我们需要纠正一-些可能存在的误区,在我们选择管材时,偏向地认为管材的光滑程度是最主要的因素,而水的粘滞性并不重要;事实上,由于经济管径的限制,管线流速一般不会超过2m/s,水的粘滞性和管材的粗糙度皆较大程度地影响水头损失。因此,管材水头损失计算公式中阻力系数是-一个综合参数,既要反映水的粘滞产生的损失,又要反映管材的粗糙程度。


2、水力计算方法

(1)谢才(Chezy)公式

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式中: v一流速,m/s; C- -谢才系数; R一断面水力半径,m; i一 -水力坡度,m/m。

计算谢才系数有下列两个公式:

(1)曼宁( Manning)公式


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式中,n为粗糙系数或糙率。

(2)巴甫洛夫斯基公式,适用范围0. 1m≤R≤3m, 0.011≤n≤0.04。


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y = 2.5、n-0.13 -0.75 R(、n -0.1) (4)

2.2.2海 澄-威廉( Hazen-Williams)公式

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式中: h,一沿程损失,m;l一管道长度,m;Q-管道流量,m'/s; Ch-海澄一威廉系数; d-管道内径,m。


2.2.3达西(Darcy) 公式和柯列布鲁克-怀特( Colebrook White)公式

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式中: h,- 沿程损失,m; λ- -沿程阻力系数; l-管道长度,m; d-管道内径,m; v-流速,m/s;g-重力加速度,m/s'; 0-当量粗糙度,m; Re-雷诺数,Re=vd/u, μ为在一定温度下的液体的运动的粘滞度(m2/s)。



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